RU2084549C1

RU2084549C1 - Method of electron-beam remelting of titanium sponge and installation for its realization

Info

Publication number: RU2084549C1
Application number: RU9494037492A
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Тур; Владлен Александрович Чернов
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Славянская компания"
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1997-07-20
Also published as: RU94037492A; UA27069C2

Abstract

FIELD: special electrometallurgy; applicable for production of ingots and slabs of commercial purity titanium in electron- beam installations with an intermediate kettle, with employment of titanium sponge as a source charge. SUBSTANCE: production of a consumable titanium container, filling of it with titanium sponge, feeding of the filled consumable container to the zone of action of electron beams, heating and fusion of its ends above the intermediate kettle, refining of metal in the intermediate kettle at a constant heating power, discharge of liquid metal into a mould and moulding of an ingot in it. The consumable container is fed at a linear translational velocity equal to or lower than the linear velocity of melting point front propagation providing for degassing and evaporation of magnesium or sodium chlorides at maintaining of the value of reduced melting energy on metal refining in the intermediate kettle and moulding of the ingot in the mould with 3 to 10 kWh/kg. sq. m and 0.5 to 2.5 kWh/kg.sq.m. respectively. The installation uses electron guns with deflecting systems as heating sources, consumable container, intermediate kettle and a mould. Gas-discharge heating sources, the level of working pressure in them exceeds the pressure in the melting chamber, in particular, high-voltage glow-discharge electron guns; the relation between the distances between the gun deflecting systems and intermediate kettle and the kettle area is at least 3m^-1. EFFECT: facilitated procedure. 4 cl, 3 dwg , 1 tbl

Description

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть найти применение при получении слитков и слябов технического титана коммерческой чистоты. The invention relates to the field of special electrometallurgy and may find application in the preparation of commercial grade ingots and slabs of industrial titanium.

Известен способ электронно-лучевого переплава шихты на основе уплотненного губчатого титана, включающий изготовление расходуемой заготовки путем прессования губки, подачу расходуемой заготовки в зону действия электронных лучей, нагрев и оплавление торца расходуемой заготовки над промежуточной емкостью, слив жидкого металла в кристаллизатор и формирование в нем слитка [1]
Известна электронно-лучевая установка для переплава губчатого титана, содержащая электронные пушки с отклоняющими системами, промежуточную емкость и кристаллизатор [1]
Недостатками способа и установки являются:
низкий выход годного металла из-за его сильного разбрызгивания вследствие затрудненного выхода газов и летучих компонентов из прессованной заготовки в процессе ее оплавления;
большой удельный расход электроэнергии и снижение производительности установки, связанные с необходимостью снижения скорости плавления из-за нестабильности работы традиционных электронных пушек с накаленным катодом, находящихся под воздействием непрерывного потока газов и паров переплавляемого металла из технологической камеры в пушку, возникающего в условиях неравномерного, часто взрывного характера газовыделения из расплавляемого металла и достигающей 1-3 порядка разности давлений между пушкой и камерой плавки:
высокие себестоимость и трудоемкость процесса изготовления прессованной расходуемой заготовки, что приводит к ухудшению сквозных технико-экономических показателей электронно-лучевого переплава губчатого титана.A known method of electron beam remelting a charge based on compacted sponge titanium, including the manufacture of a sacrificial workpiece by pressing a sponge, feeding a consumable workpiece into the zone of action of electron beams, heating and melting the end face of a consumable workpiece above an intermediate tank, draining the molten metal into a mold and forming an ingot in it [1]
Known electron beam installation for remelting sponge titanium containing electron guns with deflecting systems, an intermediate tank and a mold [1]
The disadvantages of the method and installation are:
low yield of metal due to its strong spraying due to the difficult exit of gases and volatile components from the pressed billet during its melting;
high specific energy consumption and reduced plant productivity, associated with the need to reduce the melting rate due to the instability of traditional electron guns with a hot cathode, which are under the influence of a continuous stream of gases and vapors of the remelted metal from the process chamber into the gun, which occurs under conditions of an uneven, often explosive the nature of gas evolution from the molten metal and reaching 1-3 orders of magnitude of the pressure difference between the gun and the melting chamber:
the high cost and complexity of the manufacturing process of the pressed consumable billet, which leads to a deterioration of the through technical and economic indicators of electron beam remelting of sponge titanium.

Известен способ электронно-лучевого переплава губчатого титана, включающий загрузку неуплотненного губчатого титана в водоохлаждаемую наклоняемую каретку, в которой производят нагрев и плавление губчатого титана, стекающего затем в промежуточную емкость, слив жидкого металла из промежуточной емкости в кристаллизатор и формирование в нем слитка [2]
Известна электронно-лучевая установка для переплава шихты на основе губчатого титана, содержащая электронные пушки с отклоняющими системами, водоохлаждаемую наклоняемую каретку, заполняемую губчатым титаном, промежуточную емкость и кристаллизатор [2]
Недостатками способа и установки являются:
низкий выход годного металла из-за разбрызгивания его при взрывообразном выделении газов, хлоридов магния, натрия и других летучих компонент, сопровождающего расплавление мелких твердых кусков, попадающих из каретки в жидкий металл;
вынужденное снижение производительности, а иногда и прекращение технологического процесса вследствие нестабильности электронного нагрева традиционными термоэлектронными пушками, чувствительными к изменению давления в камере плавки, из-за попадания в промежуток катод-анод испаряющихся хлоридов магния, натрия и других летучих компонент, из-за частой потери при этом электрической прочности пушки (пробоев), из-за потери эмиссии и быстрого разрушения катода (иногда за 3-4 часа) вследствие отравления его парами переплавляемого металла и в итоге из-за выхода из строя пушки и остановки плавильной установки.A known method of electron beam remelting of sponge titanium, comprising loading uncompressed sponge titanium into a water-cooled tilt carriage, in which the sponge titanium is heated and melted, then flows into an intermediate tank, the liquid metal is drained from the intermediate tank into the mold and an ingot is formed in it [2]
Known electron-beam installation for remelting a charge based on sponge titanium, containing electron guns with deflecting systems, a water-cooled tilt carriage filled with sponge titanium, an intermediate tank and a crystallizer [2]
The disadvantages of the method and installation are:
low yield of metal due to its spraying during the explosive evolution of gases, magnesium chlorides, sodium and other volatile components accompanying the melting of small solid pieces falling from the carriage into a liquid metal;
a forced decrease in productivity, and sometimes the termination of the technological process due to the instability of electronic heating by traditional thermionic guns, sensitive to pressure changes in the melting chamber, due to the vaporization of magnesium chloride, sodium and other volatile components in the cathode-anode gap, due to frequent loss in this case, the electric strength of the gun (breakdowns), due to loss of emission and rapid destruction of the cathode (sometimes in 3-4 hours) due to poisoning by fused metal vapors and into and Aage due to failure of the gun and stop the melter.

Наиболее близкими к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту являются способ и установка для получения слитка из металлического скрапа, например губчатого титана [3]
Способ включает изготовление расходуемого контейнера в виде титановой трубы с дном, заполнение его губчатым титаном, подачу в зону действия электронных лучей, нагрев и оплавление торца расходуемого контейнера над промежуточной емкостью, рафинирование металла в промежуточной емкости при постоянной мощности нагрева, слив жидкого металла в кристаллизатор и формирование в нем слитка.Closest to the invention in technical essence and the achieved effect are a method and apparatus for producing an ingot from metal scrap, for example sponge titanium [3]
The method includes manufacturing a consumable container in the form of a titanium tube with a bottom, filling it with sponge titanium, feeding electron beams into the zone of action, heating and melting the end of the consumable container over the intermediate tank, refining the metal in the intermediate tank with constant heating power, draining the liquid metal into the mold and formation of an ingot in it.

Установка для осуществления этого способа в качестве источников нагрева содержит электронные пушки с отклоняющими системами, промежуточную емкость и кристаллизатор. Installation for implementing this method as sources of heating contains electronic guns with deflecting systems, an intermediate tank and a mold.

Основными недостатками указанного способа и установки являются:
большой расход электроэнергии;
низкая производительность и высокие потери на разбрызгивание металла из-за неоптимального расхода энергии на рафинирование металла в промежуточной емкости и формирование слитка в кристаллизаторе;
неоптимальное распределение мощности нагрева между поверхностью оплавляемого торца расходуемого контейнера и зеркалом металла в промежуточной емкости, из-за чего не успевают пройти процессы дегазации металла и испарения из него летучих компонент, так как при удовлетворительной производительности и приемлемом расходе электроэнергии металл подается под электронный луч быстрее, чем может распространяться фронт температуры плавления вдоль расходуемого контейнера;
нестабильность электронного нагрева, связанная с потерей электрической прочности (пробоями) в традиционных термоэлектронных пушках;
низкие технико-экономические показатели для процесса в целом также, как и для аналогичного способа и установки [2]
Техническим результатом изобретения является повышение выхода годного металла в слиток, оптимальное распределение энергии, затрачиваемой на рафинирование металла в промежуточной емкости и на формирование слитка в кристаллизаторе, снижение при этом удельного расхода электроэнергии, повышение производительности установки и стабилизация технологического процесса.The main disadvantages of this method and installation are:
high power consumption;
low productivity and high losses of metal spraying due to suboptimal energy consumption for refining metal in an intermediate tank and forming an ingot in the mold;
suboptimal distribution of the heating power between the surface of the molten end of the consumable container and the metal mirror in the intermediate tank, which is why the processes of metal degassing and evaporation of volatile components do not have time to pass, because with a satisfactory performance and acceptable energy consumption the metal is supplied under the electron beam faster, how can the melting temperature front propagate along a consumable container;
instability of electronic heating associated with the loss of electric strength (breakdowns) in traditional thermionic guns;
low technical and economic indicators for the process as a whole, as well as for a similar method and installation [2]
The technical result of the invention is to increase the yield of metal in the ingot, the optimal distribution of energy spent on refining the metal in the intermediate tank and on the formation of the ingot in the mold, while reducing specific energy consumption, increasing plant productivity and stabilizing the process.

Технический результат достигается тем, что в способе электронно-лучевого переплава губчатого титана, включающем изготовление расходуемого титанового контейнера, заполнение его губчатым титаном, подачу заполненного расходуемого контейнера в зону действия электронных лучей, нагрев и оплавление его торца над промежуточной емкостью, рафинирование металла в промежуточной емкости при постоянной мощности нагрева, слив жидкого металла в кристаллизатор и формирование в нем слитка, подачу расходуемого контейнера осуществляют с линейной скоростью равной или меньшей линейной скорости распространения фронта температуры плавления, обеспечивающей дегазацию и испарение хлоридов магния или натрия, поддерживая при этом приведенную энергию (отношение энергии), затраченной на производство 1 кг металла, к площади поверхности его расплава) на рафинирование металла в промежуточной емкости и на формирование слитка в кристаллизаторе в пределах 3-10 кВт.ч//кг.м² и 0,5-2,5 кВт.ч/кг.² соответственно. В установке для электронно-лучевого переплава губчатого титана, содержащей в качестве источников нагрева электронные пушки с отклоняющими системами, расходуемый контейнер, промежуточную емкость и кристаллизатор, в качестве источников нагрева установлены газоразрядные электронные пушки, уровень рабочего давления которых вше давления в камере плавки, в частности, электронные пушки высоковольтного тлеющего разряда, причем отношение расстояния между отклоняющими системами пушек и промежуточной емкостью к ее площади не менее 3 м^-1.The technical result is achieved by the fact that in the method of electron beam remelting of sponge titanium, including the manufacture of a consumable titanium container, filling it with sponge titanium, feeding the filled consumable container into the zone of electron rays, heating and melting its end above the intermediate tank, refining the metal in an intermediate tank at a constant heating power, the liquid metal is drained into the mold and an ingot is formed in it, the expendable container is fed with a linear speed a temperature equal to or lower than the linear velocity of propagation of the melting temperature front, which ensures the degassing and evaporation of magnesium or sodium chlorides, while maintaining the reduced energy (ratio of energy) spent on the production of 1 kg of metal to the surface area of its melt) for refining the metal in an intermediate tank and on the formation of an ingot in the mold in the range of 3-10 kW.h // kg.m ² and 0.5-2.5 kW.h / kg. ² respectively. In an installation for electron beam remelting of sponge titanium containing electron guns with deflecting systems, a consumable container, an intermediate container and a mold, gas discharge electron guns are installed as heating sources, the level of working pressure of which is higher than the pressure in the melting chamber, in particular , electronic guns of a high-voltage glow discharge, and the ratio of the distance between the deflecting systems of the guns and the intermediate capacity to its area is not less than 3 m ^-1 .

Указанные отличительные признаки предлагаемых способа и установки являются существенными, так как обеспечивают оптимальное распределение мощности нагрева между поверхностью оплавляемого торца расходуемого контейнера и зеркалом металла в промежуточной емкости при оптимальной величине приведенной энергии плавки и при оптимальном соотношении расстояния между отклоняющими системами электронных пушек и площадями реакционных поверхностей жидкого металла, что исключает образование неплавящихся участков на оплавляемом торце расходуемой заготовки независимо от геометрических размеров отдельных кусков губки, высокую производительность установки с высоким выходом годного металла и низким удельным расходом электроэнергии, а также стабильность технологического процесса при высоком качестве слитков. These distinguishing features of the proposed method and installation are significant, as they provide an optimal distribution of the heating power between the surface of the melted end of the consumable container and the metal mirror in the intermediate tank at the optimal reduced melting energy and at the optimal ratio of the distance between the deflecting systems of the electron guns and the areas of the reaction surfaces of the liquid metal, which eliminates the formation of non-consumable areas at the melted end of the flow my workpiece, regardless of the geometrical dimensions of individual pieces of the sponge, the high productivity of the installation with high yield of metal and low specific energy consumption, as well as the stability of the process with high quality ingots.

Пределы технологического режима электронно-лучевого переплава губчатого титана и конструктивные особенности установки выбраны на основе экспериментальных исследований полученных слитков. The limits of the technological regime of electron beam remelting of sponge titanium and the design features of the installation are selected on the basis of experimental studies of the obtained ingots.

Нижний предел величины приведенной энергии плавки, равный 3 кВт.ч/кг.м² при рафинировании металла в промежуточной емкости ограничивает наиболее оптимальные условия для удаления из расплава летучих компонент, газообразных примесей и неметаллических включений. При такой величине приведенной энергии плавки обеспечивается минимальный объем жидкого металла в промежуточной емкости при его контакте с боковыми стенками без образования твердой корки. Уменьшение нижнего предела ведет к снижению площади реакционной поверхности жидкого металла в промежуточной емкости, а следовательно и к уменьшению объема жидкой ванны металла из-за подмораживания его у стенок, причем скорость подачи расходуемого контейнера под электронный луч становится большей, чем скорость распространения фронта температуры плавления, обеспечивающая дегазацию металла и испарению хлоридов.The lower limit of the reduced melting energy, equal to 3 kWh / kg m ² when refining metal in an intermediate tank, limits the most optimal conditions for the removal of volatile components, gaseous impurities, and non-metallic inclusions from the melt. With this magnitude of the reduced melting energy, a minimum volume of liquid metal in the intermediate tank is ensured when it contacts the side walls without forming a hard crust. Reducing the lower limit leads to a decrease in the area of the reaction surface of the liquid metal in the intermediate vessel, and therefore to a decrease in the volume of the liquid metal bath due to its freezing at the walls, and the feed rate of the sacrificial container under the electron beam becomes greater than the propagation velocity of the melting temperature front, providing degassing of metal and evaporation of chlorides.

Верхний предел величины приведенной энергии плавки при рафинировании металла, равный 10 кВт. ч/кг.м², обусловлен экономической целесообразностью процесса плавки, так как превышение этого предела ведет к неоправданному увеличению расхода электроэнергии и потерь металла испарения и связано с существенным снижением производительности установки.The upper limit of the reduced energy of smelting when refining metal, equal to 10 kW. h / kg m ² , due to the economic feasibility of the melting process, since exceeding this limit leads to an unjustified increase in energy consumption and loss of evaporation metal and is associated with a significant decrease in plant performance.

Нижний предел величины приведенной энергии плавки при формировании слитка, равный 0,5 кВт.ч/кг.м², определяет минимальный объем жидкой ванны металла в кристаллизаторе, гарантирующий формирование качественной боковой поверхности слитка без образования непроплавленных участков. Уменьшение этого предела приводит не к полному, а частичному заполнению кристаллизатора жидким металлом, что способствует образованию непроплавленных участков и трещин при вытягивании слитка.The lower limit of the reduced melting energy during the formation of the ingot, equal to 0.5 kWh / kg m ² , determines the minimum volume of a liquid metal bath in the mold, which guarantees the formation of a high-quality side surface of the ingot without the formation of unmelted sections. Reducing this limit does not lead to a complete but partial filling of the mold with liquid metal, which contributes to the formation of unmelted sections and cracks when drawing the ingot.

Верхний предел величины приведенной энергии плавки при формировании слитка в кристаллизаторе, равный 2,5 кВт.ч/кг.м², является границей, за которой нарушается оптимальная форма фронта кристаллизации жидкого металла, обеспечивающая равномерное распределение примесей и неметаллических включений как по сечению, так и по длине слитка. Увеличение этого предела приводит к изменению формы жидкой ванны металла в кристаллизаторе от плоской до U-образной, что неблагоприятно сказывается на структуре слитка и распределении в нем примесных элементов и неметаллических включений.The upper limit of the reduced energy of melting during the formation of the ingot in the mold, equal to 2.5 kWh / kg m ² , is the boundary beyond which the optimal form of the crystallization front of the liquid metal is violated, ensuring a uniform distribution of impurities and nonmetallic inclusions both over the cross section and and along the length of the ingot. An increase in this limit leads to a change in the shape of the liquid metal bath in the mold from flat to U-shaped, which adversely affects the structure of the ingot and the distribution of impurity elements and non-metallic inclusions in it.

В предлагаемой установке для осуществления способа электронно-лучевого переплава губчатого титана в качестве источника нагрева установлены газоразрядные электронные пушки, рабочее давление которых выше давления в камере плавки, в частности, электронные пушки высоковольтного тлеющего разряда, характерной особенностью которых является нечувствительность к разбрызгиванию металла и устойчивая работа при повышенном давлении в камере плавки вплоть до долей мм рт.ст. причем отношение расстояния между отклоняющими системами пушек и промежуточной емкостью к ее площади не менее 3 м^-1.In the proposed installation for implementing the method of electron beam remelting of sponge titanium, gas-discharge electron guns are installed as a heating source, the working pressure of which is higher than the pressure in the melting chamber, in particular, electron guns of a high-voltage glow discharge, a characteristic feature of which is insensitivity to metal spraying and stable operation at elevated pressure in the melting chamber up to fractions of mm Hg moreover, the ratio of the distance between the deflecting systems of the guns and the intermediate tank to its area is not less than 3 m ^-1 .

Уменьшение этого отношения приводит к тому, что большая часть заданной мощности вкладывается в поверхность оплавляемого торца расходуемого контейнера, что влечет за собой экономически нецелесообразное увеличение потерь металла испарением, повышение удельного расхода электроэнергии и снижение производительности установки. A decrease in this ratio leads to the fact that most of the specified power is invested in the surface of the melted end of the consumable container, which entails an economically inexpedient increase in metal losses by evaporation, an increase in the specific energy consumption and a decrease in the productivity of the installation.

Таким образом, совокупность технологических параметров процесса электронно-лучевого переплава губчатого титана и конструктивных особенностей установки для его осуществления обеспечивает получение слитков технического титана коммерческой чистоты с высокими технико-экономическими показателями технологического процесса (выход годного металла, удельный расход электроэнергии, производительность). Thus, the set of technological parameters of the process of electron beam remelting of sponge titanium and the design features of the installation for its implementation provides the production of commercial-grade titanium ingots with high technical and economic indicators of the technological process (metal yield, specific energy consumption, productivity).

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1, 2, 3 показана схема реализации способа и установки для электронно-лучевого переплава губчатого титана, соответственно вид спереди, вид сверху и вид слева. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1, 2, 3 shows a diagram of the implementation of the method and installation for electron beam remelting of sponge titanium, respectively, front view, top view and left view.

Установка содержит электронные пушки 1 (a, b, c, d) с отклоняющими системами 2 (a, b, b, d) расходуемый контейнер 3, заполненный губчатым титаном 4, промежуточную емкость 5, кристаллизатор 6, формируемый в кристаллизатор 6 слиток 7 вытягивают с помощью поддона 8. Нагрев поверхностей 9 и 10 жидкого металла в промежуточной емкости 5 и кристаллизаторе 6 осуществляют электронными лучами 11 (a, b, c, d) в камере плавки 12. The installation contains electronic guns 1 (a, b, c, d) with deflecting systems 2 (a, b, b, d) a consumable container 3 filled with sponge titanium 4, an intermediate container 5, a crystallizer 6, an ingot 7 formed into a crystallizer 6, is drawn using the pallet 8. Heating of the surfaces 9 and 10 of the liquid metal in the intermediate tank 5 and the mold 6 is carried out by electron beams 11 (a, b, c, d) in the melting chamber 12.

Стрелкой указано направление подачи расходуемого контейнера 3 в зону действия электронных лучей 11 (a, b, c, d). The arrow indicates the flow direction of the consumable container 3 into the zone of action of the electron beams 11 (a, b, c, d).

Процесс электронно-лучевого переплава губчатого титана в установке осуществляют следующим образом. The process of electron beam remelting of sponge titanium in the installation is as follows.

Изготавливают расходуемый контейнер 3 прямоугольного сечения из титанового листа, заполняют его по мере возможности равномерно по сечению и по длине губчатым титаном 4 в количестве, достаточном для выплавки, по крайней мере, одного слитка, и устанавливают в устройство горизонтальной подачи (на чертеже не показано). An expendable rectangular container 3 is made from a titanium sheet, fill it as evenly as possible in section and in length with titanium sponge 4 in an amount sufficient to melt at least one ingot, and install it in a horizontal feed device (not shown in the drawing) .

Отношение расстояния L между отклоняющими системами 2 (a, b, c) пушек 1 (a, b, c, ) и промежуточной емкостью 5 к ее площади S должно находиться в пределах не менее 3 м^-1.The ratio of the distance L between the deflecting systems 2 (a, b, c) of the guns 1 (a, b, c,) and the intermediate tank 5 to its area S should be within not less than 3 m ^-1 .

Установку вакуумируют. По достижении в камере плавки рабочего давления включают цепи питания и управления электронных пушек 1 (a, b, c) и подают расходуемый контейнер 3 в зону действия электронных лучей 11 (a, b, c) пушек 1 (a, b, c), где под их воздействием оплавляется торец расходуемого контейнера 3 и жидкий металл стекает в промежуточную емкость 5. После заполнения промежуточной емкости 5 жидкий металл самотеком стекает в кристаллизатор 6 на поддон. Включают электронную пушку 1 d с отклоняющей системой 2 d для обогрева поверхности 10 жидкого металла в кристаллизатор 6. The installation is evacuated. Upon reaching the working pressure in the melting chamber, the power and control circuits of the electronic guns 1 (a, b, c) are turned on and a consumable container 3 is fed into the zone of action of the electron beams 11 (a, b, c) of the guns 1 (a, b, c), where, under their influence, the end face of the consumable container 3 is melted and the liquid metal flows into the intermediate vessel 5. After filling the intermediate vessel 5, the liquid metal flows by gravity into the mold 6 onto a pallet. Turn on the electron gun 1 d with a deflecting system 2 d to heat the surface 10 of the molten metal in the mold 6.

После начала слива металла из промежуточной емкости 5 в кристаллизатор 6, в зависимости от габаритов контейнера 3, геометрических размеров промежуточной емкости 5 и кристаллизатора 6 и содержания в губчатом титане 4 газов и хлоридов магния или натрия, устанавливают необходимую мощность нагрева поверхности 9 жидкого металла в промежуточной емкости 5 и кристаллизаторе 6, а также массовую скорость подачи на плавку расходуемого контейнера 3 таким образом, чтобы приведенная энергия плавки находилась в пределах 3-10 кВт. ч/кг.м² для промежуточной емкости 5 и 0,5-265 кВт.ч/кг.м² для кристаллизатора 6.After the beginning of the discharge of metal from the intermediate vessel 5 into the crystallizer 6, depending on the dimensions of the container 3, the geometric dimensions of the intermediate vessel 5 and the crystallizer 6, and the content in the sponge titanium 4 of gases and magnesium or sodium chlorides, the required heating power of the surface 9 of the liquid metal in the intermediate is established capacity 5 and the mold 6, as well as the mass flow rate for melting of the consumable container 3 so that the reduced melting energy is in the range of 3-10 kW. h / kg.m ² for the intermediate tank 5 and 0.5-265 kWh / kg m ² for the mold 6.

По мере сплавления расходуемого контейнера 3 в кристаллизаторе 6 формируют слиток 7 вплоть до завершения технологического процесса получения компактного слитка. Затем в слитке 7 выводят усадочную раковину по заданной программе обогрева электронным лучом 11 d пушки 1 d, охлаждают слиток в вакууме или в среде инертного газа, развакуумируют установку и производят выгрузку слитка. As the consumable container 3 is fused, an ingot 7 is formed in the mold 6 until the completion of the compact ingot production process. Then, in the ingot 7, the shrink shell is withdrawn according to the specified program of heating the electron beam 11 d of the gun 1 d, the ingot is cooled in vacuum or in an inert gas medium, the installation is evacuated, and the ingot is unloaded.

Пример. Электронно-лучевой переплав губчатого титана осуществляли в электронно-лучевой установке с промежуточной емкостью в условиях опытно-промышленного производства. Example. Sponge titanium electron beam remelting was carried out in an electron beam installation with an intermediate capacity in the conditions of pilot production.

В качестве источников нагрева в установке были использованы электронные пушки высоковольтного тлеющего разряда типа ВТР-200-300/25. В качестве исходных материалов были применены: для изготовления расходуемого контейнера - титановый лист толщиной 0,006 м из сплава ВТ1-0 (ГОСТ 19807-91); губчатый титан марки ТГ-110 (ГОСТ 17746-79). Губчатым титаном по мере возможности равномерно заполняли расходуемый контейнер, геометрические размеры которого составляли: ширина 0,8 м, высота 0,6 м, длина 2,0 м. Масса пустого контейнера в среднем составляла 130.135 кг, а масса заполненного контейнера 1080-1135 кг переплав расходуемых контейнеров в кристаллизатор диаметров 0,445 м осуществляли с использованием промежуточной емкости сечением 0,85х0,30 м² в соответствии с вышеизложенным описанием.The heat sources in the installation were electron guns of a high-voltage glow discharge type VTR-200-300 / 25. The following materials were used as starting materials: for the manufacture of an expendable container — a titanium sheet with a thickness of 0.006 m from VT1-0 alloy (GOST 19807-91); sponge titanium grade TG-110 (GOST 17746-79). Whenever possible, spongy titanium was evenly filled in a consumable container, the geometric dimensions of which were: width 0.8 m, height 0.6 m, length 2.0 m. The weight of an empty container averaged 130.135 kg, and the weight of the filled container was 1080-1135 kg re-melting of consumable containers into a mold of 0.445 m in diameter was carried out using an intermediate tank with a cross section of 0.85 x 0.30 m ² in accordance with the above description.

Экспериментальные данные (см. прилагаемую таблицу) по электронно-лучевому переплаву губчатого титана в пределах заявляемых технологических параметров и конструктивных особенностей установки подтверждают достижение поставленной цели и показывают, что при полном удовлетворении требованиям ГОСТ 19807-91 на сплав ВТ1-00 и А ТМ на сплав В 348-83 Grade 1 по содержанию основных примесей применение способа и установки в сравнении с существующим производством позволяет:
увеличить выход годного металла в слиток на 10-12%
снизить удельный расход электроэнергии в 4-6 раз;
увеличить производительность установки в 2-2,5 раза.Experimental data (see the attached table) on electron beam remelting of sponge titanium within the claimed technological parameters and design features of the installation confirm the achievement of the goal and show that, when fully meeting the requirements of GOST 19807-91 on VT1-00 and A TM alloy In 348-83 Grade 1 on the content of basic impurities, the use of the method and installation in comparison with existing production allows you to:
increase the yield of metal in the ingot by 10-12%
reduce specific energy consumption by 4-6 times;
increase installation productivity by 2-2.5 times.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ. INFORMATION SOURCES.

1. Ткачев Л.Г. Кононов И.А. Промышленные установки электронно-лучевого нагрева. Серия электротехнология. М. ВИНИТИ, 1080. С. 71. Рис. 24. 1. Tkachev L.G. Kononov I.A. Industrial installations of electron beam heating. A series of electrical technology. M. VINITI, 1080.P. 71. Fig. 24.

2. Информация N 003-18-561 о регулируемой микропроцессором печи ES2/30/300/CF/ для электронно-лучевой плавки сверхчистых тугоплавких химически активных металлов, в которой возможно осуществление плавки непрерывным потоком и новых технологических процессов. М. ВНТИЦ. 1988 С. 12 п.1.4.1.2.в. 2. Information N 003-18-561 on the microprocessor-controlled furnace ES2 / 30/300 / CF / for electron beam melting of ultrapure refractory chemically active metals, in which continuous melting and new technological processes are possible. M. VNTITS. 1988, p. 12 p. 1.4.1.2.c.

3. Заявка Японии N 60-12158 от 13.06.85. МКИ C 22 B 9/22 (прототип). 3. Application of Japan N 60-12158 from 06/13/85. MKI C 22 B 9/22 (prototype).

Claims

1. The method of electron beam remelting of sponge titanium, including the manufacture of a consumable titanium container, filling it with sponge titanium, feeding the filled consumable container to the electron beam, heating and melting its end over the intermediate tank, refining the metal in the intermediate tank with constant heating power, the discharge of liquid metal into the mold and the formation of an ingot in it, characterized in that the supply of the consumable container is carried out with a linear speed of movement equal to a linear or lower linear velocity of propagation of the melting temperature front, which provides degassing and evaporation of magnesium or sodium chlorides, while maintaining the magnitude of the reduced melting energy for refining the metal in the intermediate tank and for forming the ingot in the mold within 3 10 kW • h / kg • m ² and 0.5 2.5 kW • h / kg • m ^2, respectively.

2. Installation for electron beam remelting of sponge titanium containing electron guns with deflecting systems, a consumable container, an intermediate tank and a crystallizer as heating sources, characterized in that gas-discharge electron guns are installed as heating sources, the level of working pressure of which is higher than the pressure in melting chamber.

3. Installation according to claim 2, characterized in that the high-voltage glow discharge electron guns are installed as gas-discharge electron guns, the ratio of the distance between the deflecting systems of the guns and the intermediate tank to its area of at least 3 m ^- ¹ .